버스트 컴파일러로 모바일 성능 강화

최근 진행된 Unite Now 세션에서 버스트 컴파일러를 이용하여 ARM Neon 명령어 집합을 활용할 수 있는 방법에 대해 소개했습니다. Android 기기를 대상으로 개발 중이라면 버스트 컴파일러로 ARM 아키텍처의 지원을 받아 Unity 프로젝트의 성능을 향상할 수 있습니다.

Unity와 ARM은 Android 생태계에 속한 수십억 대의 ARM 기반 모바일 기기를 대상으로 하는 모바일 게임 개발 경험을 강화하기 위해 파트너십을 맺었습니다.

게임 개발에서 성능은 절대적인 요소입니다. ARM은 더 우수한 환경을 구축하는 데 필요한 성능과 효율성을 향상하고자 CPU와 GPU 기술에 지속적으로 투자하고 있습니다. 최근 ARM은 전원 효율성이 크게 향상된 Cortex-A78과 그보다 훨씬 더 인상적인 성능을 자랑하는 Cortex-X1이라는 두 가지 신제품을 발표했습니다. 이러한 하드웨어의 개발은 ARM 아키텍처에 적합한 컴파일러 기술의 발전을 통해 뒷받침됩니다. 컴파일러를 이용하면 고성능 게임을 개발한 후 ARM 아키텍처의 특징을 가장 효과적으로 활용하는 효율적인 바이너리로 변환 및 최적화할 수 있습니다.

버스트는 첨단 컴파일러 기술로서, 새로운 데이터 지향 기술 스택(DOTS)과 Unity 잡 시스템으로 만든 Unity 프로젝트의 성능을 가속화합니다. 버스트는 고성능 C#(HPC#)이라고 불리는 C# 언어의 하위 집합을 컴파일하고 LLVM 컴파일러 프레임워크를 바탕으로 하는 고급 최적화를 사용하여 기기의 성능을 효율적으로 활용합니다.

버스트는 애플리케이션에 숨겨진 병렬성을 활용하기에 적합한 컴파일러입니다. DOTS 프로젝트에서는 버스트를 손쉽게 사용할 수 있으며 CPU 바운드 알고리즘의 성능을 크게 향상할 수 있습니다. 아래의 동영상에서 버스트가 활성화된 데모 환경과 활성화되지 않은 데모 환경의 스크립트 실행을 나란히 비교해 볼 수 있습니다.

이 데모에서는 Unity Physics를 이용한 시뮬레이션의 예시를 3개 보여줍니다. 버스트로 컴파일링된 코드는 물리 요소가 더 많은 프레임을 더 빠르게 연산할 수 있으므로 성능은 향상되고 서멀 스로틀링과 배터리 소모량은 감소하면서 콘텐츠의 몰입도는 더욱 높아집니다.

버스트는 어떤 방식으로 작동할까요?

버스트는 HPC# 코드를 LLVM 컴파일러에서 사용되는 중간 언어인 LLVM IR로 변환합니다. 따라서 컴파일러에서 LLVM의 코드 생성 지원을 최대한 활용하고 ARM 아키텍처에서 프로그램의 데이터 흐름에 맞춰 최적화된 효율적인 기계어 코드를 생성할 수 있게 됩니다. 아래의 다이어그램에 과정이 설명되어 있습니다

마이크 액튼은 “데이터 지향 디자인과 C++”라는 강연에서 성능을 극대화하기 위해 “하드웨어와 데이터를 알아야 한다”고 강조했습니다. 버스트는 HPC# 언어와 DOTS 프레임워크가 배열 앨리어싱의 제한에 대한 가시성을 제공하여 효과적으로 작동하며, 하드웨어 아키텍처에 대한 LLVM의 지식도 활용할 수 있습니다. 따라서 버스트 컴파일러를 사용하면 Unity API를 기반으로 작성된 스크립트의 속성에 맞게 대상에 적합한 변환을 수행할 수 있습니다.

버스트를 이용하여 DOTS에서 잡 시스템을 활용하는 C# 스크립트를 컴파일할 수 있습니다. 다음과 같이 [BurstCompile] 속성을 잡 정의에 추가하면 됩니다.

[BurstCompile]
struct MyJob : IJob
{
  public NativeArray<float> Input;
  public NativeArray<float> Output;
  public void Execute()
  {
	for (int I = 0; I < Input.Length; i++)
	{
  	Output[i] = Input[i] * Input[i];
	}
  }
}

Jobs 메뉴에 있는 Burst Inspector를 사용하면 생성될 코드를 확인할 수 있습니다. 이 데모에서는 Safety Checks를 비활성화했으며 Burst 1.3.3버전을 사용하고 있습니다.

Burst Inspector에서 ARMV8A_AARCH64 타겟을 선택하여 Armv8-A에 맞는 코드를 생성할 수 있습니다.

이제 Neon 명령어 집합을 사용하는 코어 루프 등 C# 루프에 맞게 생성된 AArch64 코드를 확인할 수 있습니다.

버스트 컴파일러 사용에 관한 자세한 내용은 명령어 매뉴얼을 참조하세요. Unite Now에서 위 단계를 더 자세하게 살펴볼 수 있으며, 포럼을 방문하여 버스트 사용 방법을 살펴보고 피드백을 공유해 주세요.